聚氯乙烯-纤维增强材料管混凝土短柱的轴压非线性有限元分析

借助有限元分析软件,考虑核心混凝土在三轴状态下的非线性行为以及聚氯乙烯(PVC)管与核心混凝土的相互作用,建立聚氯乙烯(PVC)-纤维增强材料(FRP)管混凝土短柱轴压有限元模型。结果表明,PVC-FRP管明显提高了核心混凝土的延性,非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用建立的有限元模型,分析在加载过程中核心混凝土、PVC管和FRP条带内力变化规律,探讨混凝土强度等级、FRP条带层数、PVC管厚度、FRP条带宽度等因素对PVC-FRP管混凝土短柱应力-应变关系的影响规律。     

一种新型预制管混凝土柱的轴压性能研究

对一种新型的预制管混凝土柱结构与钢筋混凝土现浇柱,以体积配箍率和预制管的混凝土轴心抗压强度为参数,进行对比试验。用二轴强度理论计算预制管混凝土柱的开裂荷载,并在本次试验和以往理论研究的基础上,给出预制管混凝土柱轴心受压承载力计算公式。     

新型组合结构柱的性能研究

近年来,作者针对一些新型的组合结构柱开展了一些研究工作,这些新型组合柱包括薄壁钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、FRP约束钢管混凝土及FRP约束混凝土柱等。本文在简要归纳和总结有关研究结果的基础上,分析这些新型组合柱的工作性能及其特点,以期为有关研究工作提供参考。     

碳纤维复合材料(CFRP)约束矩形截面混凝土柱应力-应变关系研究

现有对于CFRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系的研究已经开展得较为广泛,但对于实际中存在更多的矩形柱而言,其相关研究却非常有限。本文对14根碳纤维（CFRP）约束矩形截面混凝土柱进行了轴压试验,分析了试验现象和受力机理,研究了圆角半径,截面长宽比、外包纤维量对承载性能的影响,给出了试验结果,并基于试验数据验证了Lamand Teng（2003）提出的面向设计的纤维约束混凝土矩形柱应力-应变模型,所得的计算值与试验结果基本吻合,证明了该模型的可靠性,能够满足设计要求。     

PVC-FRP管混凝土柱-RC梁节点研究现状

采用PVC-FRP管包裹的钢筋混凝土柱具有承载力高、延性和耐久性好等优点。为进一步了解PVC-FRP管混凝土柱与钢筋混凝土(RC)梁连接节点的力学性能,本文结合钢管约束混凝土柱-RC梁节点、FRP管混凝土柱-RC梁节点和PVC-FRP管混凝土柱的静力性能、抗震性能进行综述。     

RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析

提出了FRP约束混凝土的徐变分析模型和计算方法 ,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等因素对徐变特性的影响规律。然后提出考虑徐变影响后的FRP约束混凝土在轴心受压时的应力 -应变关系模型 ,在此基础上 ,利用数值方法计算出FRP约束混凝土轴心受压构件考虑徐变影响的荷载 -变形关系全过程曲线 ,并分析了轴压比、长细比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等不同参数情况下徐变对FRP约束混凝土柱承载力的影响     

PVC-CFRP管钢筋混凝土轴压短柱试验研究

通过10根PVC-CFRP管钢筋混凝土短柱轴压试验,分析CFRP条带环箍间距和轴向配筋等因素对PVC-CFRP管钢筋混凝土短柱承载力、变形以及破坏形态的影响。试验研究表明：与无筋试件相比,配筋率为1.8%的配筋试件的承载力和轴向极限压应变分别提高约24%和16%;随着CFRP条带环箍间距的增大,配筋试件的承载力和轴向极限压应变逐渐减小;配筋试件破坏时,试件中部多条CFRP条带拉断并伴随纵向钢筋压屈。PVC-CFRP管钢筋混凝土的应力-应变关系曲线可以分为三段：第一段的应力-应变关系曲线为抛物线;第二段为曲线过渡段;第三段为强化段,配筋试件的应力和应变一直处于递增状态,与无筋试件相比,配筋试件强化段斜率较大。根据静力平衡条件和极限平衡条件,推导出PVC-FRP管混凝土柱承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好。     

FRP约束混凝土矩形柱有软化段时的应力-应变关系研究

随着侧向FRP约束条件的变化,FRP约束矩形混凝土可区分为强、弱约束两种状态,表现为应力-应变关系曲线是否有软化段.本文在国内外大量试验数据分析的基础上,给出了判断FRP强、弱约束矩形混凝土柱的界限值;随后,针对FRP弱约束矩形混凝土柱应力一应变关系进行了系统研究,认为在不同FRP约束条件下,软化段直线终点可近似认为均位于通过原点的同一条虚直线上,建议了峰值应力、应变及软化段直线刚度的计算方法,其应力一应变关系模型可采用二次抛物线加直线表达,所建议公式及模型预测结果与相关文献试验数据符合很好;最后,对FRP弱约束矩形截面混凝土柱的应力一应变关系进行了参数分析.     

FRP组合桥梁结构抗震性能研究

参照一座钢筋混凝土(RC)三跨预应力简支梁桥设计了一座FRP组合结构桥(FRP桥)。该桥由GFRP管约束混凝土墩柱(CFFT柱)和FRP-混凝土组合桥面所组成。基于OpenSees计算平台,分别选用一条远场地震记录和近场地震记录对RC桥和FRP桥进行了非线性时程分析。在均满足规范要求的前提下,FRP-混凝土桥梁的质量和刚度均小于RC桥梁,其竖向变形大于RC桥梁,自振频率高于RC桥梁。在顺桥向和竖向地震共同作用下,FRP-混凝土桥梁的位移反应、支座变形、内力、截面应变等均小于RC桥。     

约束混凝土性能研究

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土的应用形式。分析表明，约束混凝土可以显著提高其承载力和延性。通过比较FRP约束混凝土和钢管混凝土性能的差异，指出约束混凝土的性能主要与约束效应系数、非约束混凝土的强度以及约束材料的性能有关，并且给出了约束混凝土的统一强度模型和FRP约束混凝土的应力-应变模型，模型的计算结果与试验数据吻合较好。     

长期荷载作用下SCS墙受力性能研究

根据混凝土的多轴徐变理论,基于弹塑性力学基本原理,采用比例加载方式研究了长期荷载作用对钢板混凝土(SCS)墙平面内极限承载力、钢板屈服时承载力(屈服承载力)和应力-应变关系的影响。在此基础上,分析了加载比例、截面配钢率等因素对长期荷载作用下SCS组合墙力学性能的影响规律。对比结果表明,长期荷载作用对SCS墙的极限承载力影响程度较小,对屈服承载力影响较大;在双轴受压和双轴拉压的受力状态下SCS构件屈服承载力显著降低,单元割线刚度减小;双轴受拉情况下SCS构件承载力几乎不变,割线刚度提高。     

预应力混凝土异形柱框架结构的性能及设计

预应力混凝土异形柱框架结构体系可以改善居住空间的质量 ,节约人类资源。本文在现有大量异形柱的研究成果与有关钢筋混凝土非线性力学等基本理论的基础上 ,针对该框架特点 ,对框架作适当的单元划分 ,提出了简化计算模型。通过大量的计算分析 ,对预应力混凝土异形柱框架结构的性能进行了探讨 ,并由此提出了相应的设计方法     

钢管壁开洞组合柱试件受剪性能试验研究

为研究钢管壁开洞钢管混凝土组合柱的受剪承载力及加强措施的效果,对1个管壁不开洞和3个管壁开洞的组合柱试件进行受剪试验。结果表明:试件为剪切破坏;管壁开洞降低了试件的受剪承载力;加强措施提高了管壁开洞试件的受剪承载力。最后,提出了管壁开洞但采取加强措施组合柱的受剪承载力计算公式,试件受剪承载力计算值与试验值吻合较好。     

复合材料环形夹芯柱的轴压性能试验及理论研究

采用高强玻璃纤维与泡桐木,通过先进的真空导入成型工艺,制备出具有高性价比的新型复合材料环形夹芯柱,可广泛应用于各种结构中的柱、支撑等。该夹芯柱以树脂浸渍玻璃纤维作为面层,以泡桐木作为芯材,其中泡桐木顺纹平行于轴向压力方向,以提供较大的轴向抗压能力。研究结果表明:复合材料环形夹芯柱在轴向压力作用下,为轴向强度破坏,其轴压极限承载力与面层和芯材的厚度有关,随着厚度的增大,承载力有所提高;随后推导出复合材料环形夹芯柱的强度破坏极限承载力公式;同时通过大型有限元软件ANSYS,对承受轴向压力的复合材料环形夹芯柱进行有限元模拟计算,理论分析结果与试验结果较吻合。     

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。     

梭形柱的稳定性能及设计方法研究

梭形柱由于其优美的建筑造型,近年来作为竖向受力构件广泛应用于各类空间结构体系。首先介绍梭形柱的工程应用及受力特点,研究梭形实腹柱和梭形格构柱的稳定承载力和破坏机理,提出整体稳定承载力的计算和设计方法。研究成果表明,由于梭形柱的截面形态各异,惯性矩沿轴线的函数关系复杂,其屈曲模态及稳定承载力的设计理论与等截面柱有很大区别。梭形实腹柱可以等效成等截面柱验算其稳定承载力,其计算长度及等效长细比与楔率和截面的最大、最小惯性矩有关,其屈曲波形始终表现为单波形;格构式梭形柱由于剪切刚度和弯曲刚度沿柱轴线是变化的,导致了梭形格构柱的屈曲波形出现了反对称的“S”形波形的可能性。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压性能的试验

针对约束拉杆对矩形钢管混凝土柱轴压力学性能的影响,对8个轴压试件进行试验,其中1个不设约束拉杆,7个设置约束拉杆。试验主要参数为约束拉杆直径和间距,钢管宽厚比,截面长宽比。试验结果表明:相对于方形截面试件,矩形截面试件设置约束拉杆后,在轴向压力作用下,试件的承载力提高幅度不明显,但对应于峰值荷载的竖向应变值随约束拉杆的加强相应增大,试件的塑性变形能力增大,延性提高。利用国内已有文献中关于矩形钢管混凝土承载力计算方法及EC4(1996)关于方形钢管混凝土计算方法,对带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,发现计算结果比试验值偏低,计算方法偏于保守。     

钢管混凝土核心柱轴压组合性能分析

对于钢管混凝土核心柱,核心钢管混凝土和外围普通混凝土的受压性能存在明显差异,本文分析了外围混凝土体积配箍率等因素对柱协同工作的影响,推导出了临界状态时外围混凝土柱的配箍率,并与试验值进行对比,吻合良好。     

新型钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点试验研究

提出一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的新型节点形式。在钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接区,钢管局部开矩形孔、节点区域钢管加强,使钢筋混凝土梁中的纵向钢筋直接伸入节点,节点混凝土与梁中混凝土成为整体,方便施工且保证节点刚度。通过对3个节点试件的试验,研究节点的破坏过程、破坏形态。研究结果表明,试件破坏是由梁和柱的破坏引起的,直至试件达到极限状态,节点尚未破坏,证实这种节点的可行性,且满足强柱、弱梁、节点更强的抗震设计原则。